チタン電極は、金属チタンを基材として使用し、最終的に焼結および酸化によってチタン基材上に電極触媒活性を有する酸化物コーティングを形成する一種の電極です。使用中の物理的な寸法安定性から、Dimensionally Stable Anode (略して DSA) とも呼ばれます。

チタン電極分類

コーティングの化学組成と主な電気化学的特性に応じて、チタン電極は次の 3 つのカテゴリに大まかに分けることができます。

▲ルテニウムコートチタン電極

このタイプの電極は、塩素発生過電圧が低く、酸素発生過電圧が高く、主に塩素アルカリ産業、陰極防食など、さまざまな塩素分析の場面で使用されます。このタイプの電極コーティングには、独自のルテニウムチタンコーティングが含まれます ( Ru-Ti) および Ru-Ir-Ti、Ru-Co-Ti、Ru-Co-Sn-Ti、Ru-Sn-Ti、Ru-Si-Ti、Ru-Ti-Zr、Ru-Ti-La、Ru -Ti-Ce、およびその他のコーティング。

▲非ルテニウムコートチタン電極

ルテニウムは、高価で埋蔵量が限られている貴金属です。 Ru の量を減らすか、Ru を完全に置き換えるために、非ルテニウムベースのコーティングされたチタン電極が開発されました。このタイプの電極は、一般に高い酸素発生過電圧を持っています。より成功した電極には、スズ-アンチモン被覆チタン電極、Co3O4 スピネル被覆チタン電極、および酸化パラジウム被覆チタン電極が含まれます。

▲イリジウムコートチタン電極

非鉄金属の電解抽出、電気めっき産業、有機物を生成するための電気化学的還元などの一部の電解プロセスでは、陽極の設計反応は酸素発生反応であるため、陽極材料の開発が望まれます。低酸素発生過電圧、イリジウムコーティングこのような背景から、層状チタン電極が開発されました。このような電極コーティングには、Ｉｒ－Ｃｏ、Ｉｒ－Ｔａ、Ｉｒ－Ｓｎ、Ｉｒ－Ｔａ－Ｃｏ、Ｉｒ－Ｒｕ－Ｐｄ－Ｔｉ、および他のコーティングが含まれる。その中で、Ir-Ta 被覆チタン電極は、最も成功した酸素発生電極です。

チタン電極の作製方法は次のとおりです。

■熱分解

熱分解法は、通常、金属塩化合物を有機溶剤や水溶液に溶解し、チタン基材に塗布し、加熱により溶剤を揮発させた後、高温で焼結することで塩を分解・酸化し、酸化物皮膜を得る方法です。コーティング方法には、スプレー、ローリング、またはブラッシングが含まれます。吹き付け塗装と圧延塗装は機械化が進んでおり、大規模な工業生産に適しており、作業環境も良好です。塗布は比較的均一であるが、塗布液の無駄が比較的多い。刷毛塗りは一般的に少量生産に適しています。この方法は、設備が簡単で、コーティング液の損失が少ないが、労働集約度が高く、作業環境が悪く、得られるコーティングが十分に均一でないことが多い。熱分解法を使用すると、コーティングの配合を制御することで、多成分で優れた性能を持つ酸化物電極を簡単に調製できます [2,3]。

■ゾルゲル法

ゾルゲル法は、コロイド化学の原理に基づいてコーティングを調製する新しい方法です。それは、電極表面の比表面積を大幅に増加させる超微粒子で電極コーティングを調製することができます[4,5]。この方法でチタン電極を作製する一般的なプロセスは、有機金属化合物（金属アルコキシドなど）または無機化合物を溶媒に分散させ、加水分解によって活性モノマーを生成し、活性モノマーを重合してゾルを形成し、そのゾルをコーティングします。チタン基板、ゾル膜を乾燥させてゲル膜を得、次に特定の温度で焼結してコーティングを得る。従来の熱分解法と比較して、この方法で作製された電極被膜は均一で、粒子が細かく、亀裂がほとんどないため、近年注目されています。

■電着

電着法は、コーティングされたチタン電極を準備するために使用されます。通常、陽極には不溶性電極、陰極には前処理した金属チタンを使用します。これは、対応する金属イオンを含む溶液中で電気分解され、金属イオンは金属チタン陰極に堆積します。乾燥後、高温で焼結することにより、コーティングされたチタン電極が得られます。この方法で得られるコーティングは、通常、比較的均一で緻密です。この方法の欠点は、プロセスが複雑であり、均一で大面積の電極を作成することは容易ではありません。

■スパッタリング法

スパッタリング法で作製した膜は緻密で、基板との密着力が強い。ただし、この方法は特別な設備を使用する必要があり、調製プロセスが比較的複雑であり、母液の無駄が多いため、工業化された大規模生産には適していません。

制作工程のご紹介

1.TA1タイプのチタン基材を選択し、プレートの表面が滑らかで滑らかで、深い傷や不完全さがないようにしてください。

2. 選定したチタン基板に機械加工を行い、お客様のご要望の仕様・サイズに加工します。

3. Perform annealing and leveling treatment on the titanium substrate at a temperature >500度。（応力をなくし平面度を確保するため）

4.アニーリングおよびレベリング処理中に、チタン基板の表面に緻密な酸化チタン層が形成され、機械的または手動で研磨され、表面がチタンの金属光沢を持ちます。

５．濃度１０％の蓚酸を用いてチタン基板を酸洗腐食し、弱沸騰状態で数時間行い、表面酸化層を水素化チタン表面にエッチングする。

6. 顧客が適用するアノード環境に応じて、貴金属溶液の合理的な定性的および定量的構成を実行します。

7.酸洗チタン基材が適格であること、つまり、表面層が灰色の均一なあばた構造であることを確認してから、手動コーティングを実行し、設定された適切な温度に従って焼結し、焼結後に炉から自然に冷却し、室温まで冷めたら、2 回目のコーティングを塗布します。スクイーズなどを 17 ～ 20 回以上繰り返して、構成溶液を塗布します。

8. 上記加工部品の焼結が完了した後、炉内試験片にて寿命実験試験を行い、認定・梱包して出荷します。